BÀI GIẢNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG

nội dung+ Các đặc điểm cơ bản và nguyên lý hoạt động+ Nguyên lý hoạt động của hệ thống + Ưu khuyết điểm của hệ thống+ Máy phát quang+ Máy thu quang+ Truyền dẫn Thông thường thì tên gọi của một hệ thống thông tin gắn liền với môi trường truyền dẫn. Vì vậy mà đối với hệ thống thông tin sợi quang thì môi trường truyền dẫn chính là cáp sợi quang.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
BÀI GIẢNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANGTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNGTHÔNG TIN SỢIQUANG GENERAL INFORMATION ON COMMUNICATIONTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG NỘI DUNG: + Các đặc điểm cơ bản và nguyên lý hoạt động + Nguyên lý hoạt động của hệ thống + Ưu khuyết điểm của hệ thống + Máy phát quang + Máy thu quang + Truyền dẫnTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG A. PHẦN HỆ THỐNG A.1 Cấu trúc và các thành phần trong hệ thống thông tin sợi quang Thông thường thì tên gọi của một hệ thống thông tin gắn liền với môi trường truyền dẫn. Vì vậy mà đối với hệ thống thông tin sợi quang thì môi trường truyền dẫn chính là cáp sợi quang.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG A. PHẦN HỆ THỐNG A.2 Cấu trúc và các thành phần trong hệ thống thông tin sợi quang Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống được mô tả như hình 1.1. Tín hiệu điện được đưa vào bộ biến đổi điện- quang (E/O) để biến thành tín hiệu quang. Sau đó tín hiệu quang mang thông tin này được đưa vào sợi dẫn quang để truyền đến phía thu .TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANGA. PHẦN HỆ THỐNG Hệ thống thông tin sợi quang hiện nay phổ biến nhất là h ệ thống điều chế cường độ-tách sóng trực tiếp (IM-DD) bao gồm các thành phần chính là phần phát quang, môi trường truyền dẫn và phần thu quang.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANGA. PHẦN HỆ THỐNG A.3 Đặc điểm và nguyên lý hoạt động +. Phân loại theo môi trường truyền → có hai loại: Hệ thống thông tin sợi quang (Fiber Optic Communication System-FOCS): truyền tín hiệu ánh sáng qua môi trường sợi quang Hệ thống thông tin quang không gian (Space Optic Communication System- SOCS): truyền tín hiệu ánh sáng qua môi trường không gian FOCS rất phổ biến → chỉ nghiên cứu FOCS +. Phân loại theo pp tách sóng → có hai loại: Điều chế cường độ-tách sóng trực tiếp (IM-DD) Tách sóng kết hợp (Coherence) +. Phân loại theo số kênh → có hai loại: Đơn kênh Đa kênh: WDM, OTDM, SCM, WDM-SCM… +. Phân loại theo bộ khuếch đại → có hai loại: Tuyến không có khuếch đại quang Tuyến có khuếch đại quangTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANGB. PHẦN PHÁT QUANG Bộ phát quang: biến đội và mã hóa thông tin sang dạng các tín hiệu điện tự và phát đi trên hệ thống truyền dẫn.B.1 Nguyên lý phát xạ ánh sáng Quá trình chuyển mức năng lượng E và E được trình bày như trên hình B.1 Nguồn phát quang sử dụng diode phát quang LED(Light Emitting Diode hoặc LD (Diod Laser). Tín hiệu điện ở đầu vào ở dạng số hoặc tương tự, thiết bị phát sẽ biến đổi thành tín hiệu quang tương ứng. Hạt mang a) Cân bằng nhiệt b) Hấp thụ c) Phát xạ tự phát d) Phát xạ khích thích Hình B.1 Mức năng lượng và các quá trình dịch chuyển.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANGB. PHẦN PHÁT QUANG Theo cơ học lượng tử, bước sóng ánh sáng phát xạ được tính theo công thức: Trong đó, h = 6,625.10-34js (hằng số Planck) c = 3.108 là vận tốc ánh sáng Quá trình hấp thụ được trình bày như trên hình 1.5 trong đó E1 và E2 tương ứng là mức năng lượng ở trạng thái nền và ở trạng thái kích thích của hạt mang trong môi trường hấp thụ.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANGA. PHẦN PHÁT QUANG B.2 Nguồn phát quang bán dẫn Nguồn phát quang bán dẫn được sử dụng phổ biến trong hệ thống thông tin sợi quang. Có hai loại nguồn phát quang phổ biến là LED và Laser Diode. B.2.1 Mối nối p-n Phần cốt lõi tạo ra ánh sáng là tiếp giáp p-n và thường được gọi là lớp tích cực, ánh sáng được đưa ra bên ngoài một cách hiệu quả nhờ thiết bị ghép như thấu kính hoặc sợi quang.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANGB. PHẦN PHÁT QUANG B.2.2 Nguồn phát quang bán dẫnTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANGB. PHẦN PHÁT QUANG B.2.3 Cấu trúc dị thể Laser diode hoạt động ở nhiệt độ phòng có cấu trúc dị thể. Một cấu trúc dị thể là một mối nối của 2 vật liệu có năng lượng vùng cấm (bandgap) khác nhau. Do đó, người ta còn gọi là mối nối dị thể. Do mức năng lượng tại mối nối dị thể khác nhau nên sẽ xuất hiện điểm nhảy trong dải hoá trị như hình vẽ.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANGB. PHẦN PHÁT QUANGCấu trúc dị thể kép có khảnăng giam các hạt mang di. Khicác hạt mang và các phô tôncùng bị giam một cách hiệuquả trong lớp hoạt động thì cáchạt mang sẽ tương tác mạnhvào các phô tôn nên tạo côngsuất quang ra lớn Hình 1.7 Cấu trúc dị thể kép: (a) Sơ đồ hình học và (b) giản đồ năng lượngTỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG B. PHẦN PHÁT QUANG B.2.4 LED LED là nguồn phát ra ánh sáng không kết hợp khi chúng được phân cực bằng điện áp thuận hoặc nguồn dòng. Phát ra ...